TERMOFILINĖS BAKTERIJOS: SAVYBĖS, BUVEINĖ, MAISTAS - BIOLOGIJA - 2025

Kad kai termofilinės bakterijos yra tie, kurie turi galimybę augti aplinkoje, esant temperatūrai, didesnį kaip 50 ° C temperatūroje Šių mikroorganizmų buveinės yra labai priešiškos vietos, tokios kaip hidroterminės angos, ugnikalnių plotai, karštosios versmės ir dykumos. Atsižvelgiant į jų palaikomą temperatūros diapazoną, šie mikroorganizmai yra klasifikuojami kaip termofilai, ekstremalūs termofilai ir hipertermofilai.

Termofilai klesti 50–68 ° C temperatūroje, o jų optimali augimo temperatūra yra didesnė kaip 60 ° C. Ekstremalūs termofilai auga 35–70 ° C temperatūroje, o optimali temperatūra yra 65 ° C, o hipertermofilai gyvena 60–115 ° C temperatūroje, o optimalus augimas yra ≥80 ° C.

Vaizdas kairėje: Aplinka, kurioje gyvena termofilinės bakterijos. Vaizdas dešinėje: vaizdinis termofilinių bakterijų vaizdas. Šaltinis: kairysis paveikslėlis, čia, dešinė, paveikslėlis

Kaip termofilinių bakterijų pavyzdžius, be kitų, galima paminėti Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis ir Thermus aquaticus.

Šie mikroorganizmai pasižymi ypatingomis struktūrinėmis savybėmis, kurios suteikia jiems galimybę atlaikyti aukštą temperatūrą. Tiesą sakant, jų morfologija yra tokia skirtinga, kad jie negali vystytis esant žemesnei temperatūrai.

charakteristikos

Termofilinės bakterijos pasižymi daugybe savybių, dėl kurių jos prisitaiko prie aplinkos, kurioje labai aukšta temperatūra.

Viena vertus, šių bakterijų ląstelių membranoje yra daug ilgų grandinių sočiųjų lipidų. Tai leidžia jiems susidoroti su aukšta temperatūra ir išlaikyti tinkamą pralaidumą bei lankstumą, nes sugeba apsikeisti medžiagomis su aplinka, nesunaikindami savęs.

Kita vertus, nors yra žinoma, kad baltymai paprastai denatūruojasi esant aukštai temperatūrai, baltymai, esantys termofilinėse bakterijose, turi kovalentinio tipo ryšius, kurie sąveikauja hidrofobiškai. Ši savybė suteikia stabilumą šio tipo bakterijoms.

Taip pat fermentai, kuriuos gamina termofilinės bakterijos, yra stabilūs baltymai, nes jie gali atlikti savo funkcijas priešiškoje aplinkoje, kurioje vystosi šios bakterijos, neprarasdami savo konfigūracijos.

Termofilinių bakterijų dauginimosi greitis yra jų augimo kreivėje, tačiau jų pusinės eliminacijos laikas yra trumpesnis nei kitų klasių mikroorganizmų.

Termofilinių bakterijų naudingumas pramonėje

Šiandien skirtingos pramonės šakos skirtingiems procesams atlikti naudoja bakterinės kilmės fermentus. Kai kurie iš jų yra gauti iš termofilinių bakterijų.

Tarp fermentų, kurie dažniausiai išskiriami iš termofilinių bakterijų ir kurie gali būti naudojami pramonėje, yra fermentai α-amilazės, ksilanazės, DNR polimerazė, katalazės ir serino proteazės, visi termostabilūs.

Šie fermentai yra ypatingi tuo, kad jie geba veikti aukštoje temperatūroje, kur kiti denatūruojami fermentai, kuriuos gamina mezofilinės bakterijos.

Todėl jie idealiai tinka procesams, kuriems reikalinga aukšta temperatūra, arba procesams, kuriuose būtina sumažinti mezofilinių bakterijų dauginimąsi.

Pavyzdžiai

Kaip termofilinių bakterijų fermentų naudojimo pramonėje pavyzdį galime paminėti DNR polimerazės (taq polimerazės) naudojimą polimerazės grandininės reakcijos (PGR) metodu.

Šis metodas denatūruoja DNR aukštoje temperatūroje, nerizikuodamas pažeisti fermento taq polimerazę. Pirmoji panaudota taq polimerazė buvo išskirta iš Thermus aquaticus rūšies.

Kita vertus, termofilinės bakterijos gali būti naudojamos siekiant sumažinti žalą, kurią sukelia aplinkos tarša.

Pavyzdžiui, tyrimai atskleidė, kad kai kurios termofilinės bakterijos gali pašalinti junginius, kurie yra toksiški aplinkai. Taip yra polichlorbifenilas (teršianti medžiaga, esanti plastikuose ir šaltnešiuose, be kitų junginių).

Tai įmanoma dėl to, kad kai kurios termofilinės bakterijos kaip anglies šaltinį gali naudoti tokius elementus kaip bifenilas, 4-chlorbifenilas ir benzenkarboksirūgštis. Todėl jie skaido polichlorintus bifenilus, pašalindami juos iš aplinkos.

Kita vertus, šios bakterijos puikiai perdirba dirvožemyje tokius elementus kaip azotas ir siera. Dėl šios priežasties jie gali būti naudojami natūraliai tręšti žemę nereikia dirbtinių (cheminių) trąšų.

Be to, kai kurie tyrėjai siūlo naudoti termofilines bakterijas, kad būtų gautos cheminės medžiagos, gaunančios alternatyvią energiją, pvz., Biodujas, biodyzeliną ir bioetanolį, hidrolizuojant žemės ūkio pramonės atliekas, teikiant pirmenybę biologinio valymo procesams.

Buveinė

Termofilinių bakterijų buveinę sudaro sausumos ar jūrų vietos, pasižyminčios aukšta jų temperatūra. Kiti veiksniai, lydintys temperatūrą, yra terpės pH, druskų ir cheminių junginių (organinių ir neorganinių), kurie gali būti, koncentracija.

Atsižvelgiant į specifines terpės savybes, joje išsivystys tam tikros rūšies termofilinės bakterijos.

Tarp labiausiai paplitusių šio tipo bakterijų buveinių galima paminėti: hidrotermines angas, ugnikalnių plotus, karštus šaltinius ir dykumas.

Maitinimas

Termofilinėms bakterijoms augti paprastai reikia sudėtingų terpių. Tarp maistinių medžiagų, kurių jiems gali prireikti, yra šios: mielių ekstraktas, triptonas, kazino rūgštys, glutamatas, prolinas, serinas, cellobiozė, trehalozė, sacharozė, acetatas ir piruvatas.

Kai kurių termofilinių bakterijų išskyrimui naudojamas agaras yra Luria-Ber-tani agaras. Sudėtyje yra hidrolizuotas kazeinas, mielių ekstraktas, NaCl, agaras ir distiliuotas vanduo, kurio pH sureguliuojamas iki 7,0 ± 0,2.

Termofilinės bakterijos kaip perdirbto maisto teršalai

Dauguma termofilinių bakterijų yra saprofitinės ir nesukelia žmonių ligų. Tačiau gaminant maistą gali būti veiksnių, skatinančių termofilinių mikroorganizmų dauginimąsi, kurie gali būti kenksmingi.

Pateikiant pavyzdį, gaminant pieno produktus pasterizacija naudojama kaip maisto nukenksminimo būdas. Manoma, kad šis metodas garantuoja sanitarinę kokybę; tačiau tai nėra nepriekaištinga, nes sporuliuotos termofilinės bakterijos gali išgyventi šį procesą.

Taip yra todėl, kad nors daugumos sporuotų bakterijų vegetatyvinė ląstelė nėra atspari karščiui, sporos yra.

Yra sporuotų bakterijų, kurios kelia realų pavojų žmonių maistui. Pavyzdžiui, šių rūšių sporos: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Konservuotus mažai rūgščių produktus paprastai užpuola sporos, formuojančios anaerobines termofilines bakterijas, tokias kaip Geobacillus stearothermophilus. Ši bakterija fermentuoja angliavandenius ir sukuria nemalonų rūgštų skonį dėl trumpųjų grandinių riebalų rūgščių gamybos.

Panašiai konservuoti maisto produktai, kuriuose yra daug rūgščių, gali būti užteršti Clostridium thermosaccharolyticum. Šis mikroorganizmas yra labai sacharolitinis ir dėl didelio dujų išsiskyrimo skardinė išsiplečia.

Savo ruožtu „Desulfotomaculum nigrificans“ puola ir konservuotus maisto produktus. Nors skardinėje nėra jokių klastojimo požymių, atidengę skardinę galite užuosti stiprų rūgštinį kvapą ir pastebėti pajuodusį maistą. Juodoji spalva atsiranda dėl to, kad bakterijos gamina vandenilio sulfidą, kuris savo ruožtu reaguoja su inde esančia geležimi, sudarydamas šios spalvos junginį.

Galiausiai „Bacillus cereus“ ir „Clostridium perfringens“ sukelia apsinuodijimą maistu, o „Clostridium botulinum“ maiste išskiria galingą neurotoksiną, kuris vartojant sukelia mirtį.

Termofilinių bakterijų pavyzdžiai

Rhodothermus obamensis

Jūros bakterijos, gramneigiamos, heterotrofinės, aerobinės ir hipertermofilinės bacilos.

Gentis Caldicellulosiruptor

Anaerobinės bakterijos, gramteigiamos, ypač termofilinės, sporinės.

Termomikrobio klasė

Tai yra aerobinės hipertermofilinės bakterijos, heterotrofinės, su kintamais gramais.

Rhodothermus marinus

Gramneigiamos, aerobinės, ekstremaliai termofilinės ir halofilinės bacilos. Buvo tiriamas jo gaminamų termiškai stabilių fermentų, ypač hidrolizuojančių polisacharidų ir DNR sintezės, pramonė.

Deferribacter desulfuricans

Anaerobinės bakterijos, ypač termofilinės, heterotrofinės, mažinančios sieros, nitratų ir arsenatą.

Marinithermus

Gramneigiami strypai ar gijos, ypač termofiliniai, griežtai aerobiniai heterotrofiniai.

Thermodesulfobacterium hydrophilum

Jūrų rūšys, hipertermofilinės, anaerobinės, gramneigiamos, chemolitoautotrofinės (redukuojančios sulfatus), nerūšiuotos.

Thermus aquaticus

Gramneigiamos, hipertermofilinės, heterotrofinės ir aerobinės bakterijos. Jis sintezuoja termiškai stabilų fermentą, naudojamą PGR, vadinamą taq DNR polimeraze.

Sulphurivirga caldicuralii

Ypatingai termofilinis, mikroaerofilinis chemolitoautotrofinis, tiosulfato oksidantas.

Geobacilis

Gramteigiami, sporuoti, kraštutiniai termofiliniai strypai. Jos sporos naudojamos mikrobiologijos laboratorijose kaip biologinė kontrolė, siekiant įvertinti tinkamą autoklavo veikimą.

Lytis

Šios genties rūšys pasižymi gramneigiamomis, hipertermofilinėmis, nors jų augimo diapazonas yra platus, jūrinės gyvybės, jos nesudaro sporų, jos yra privalomi anaerobai ar mikroaerofilai.

Svarbiausių rūšių palyginamoji lentelė

Šaltinis: Parengė autorė Msc. Marielsa Gil.

Nuorodos

1. Gallut P. Mikroorganizmų, susijusių su onkoidais, išskyrimas ir kultūra iš hidroterminių šaltinių Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Darbas siekiant įgyti mokslo magistro laipsnį. Biologinių tyrimų centras. 2016. Galima rasti: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fiziologija ir molekulinė biologija. Ekstremofilai. 2006; 10 (1): 1-16. Galima rasti: cbi.nlm.nih.gov.
3. „Thermus aquaticus“. Vikipedija, nemokama enciklopedija. 2018 m. Lapkričio 24 d., 10:28 UTC. 2019 m. Gegužės 9 d., 01:55 lt.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilizacijos bandymo bacilos. Medicinos mikrobiologijoje (aštuonioliktas leidimas).
5. Reyes T. Jūrų bakterijų biologinė įvairovė: nauji auginami taksai. Darbas norint gauti biotechnologijų daktaro vardą. Mikrobiologijos ir ekologijos katedra. 2012. Galima įsigyti: Valensijos universitete.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., šiuolaikiška ypač termofilinių jūrinių bakterijų linija. Int J Syst bakteriolis. devyniolika devyniasdešimt šeši; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Termofilinių anaerobinių padermių, gaminančių celilazes ir hemiceliulazes, gaminančias bioetanolį, išskyrimas tradicinės kultūros ir izoliavimo metodais, o ne tradicinis. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43–50. Galima rasti: magazinesbolivianas.org.b